專利名稱：揚聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種彎曲波面板揚聲器，更特別地但并不僅僅涉及與視覺顯示屏幕組合的此類揚聲器。
背景技術：
國際申請WO 00/02417描述了一種揚聲器，其包含視覺顯示屏幕；面板型構件，該構件鄰接該顯示屏幕定位并且至少其一部分是透明的，透過該至少一部分可看到該顯示屏幕；以及振動激發(fā)轉換器，該轉換器安裝于該面板型構件的邊緣或邊界部分以將能量施加于該面板型構件上，從而使該面板型構件可擔當聲輻射器，其特征在于，該面板型構件設置成在音頻下共振，該振動轉換器適于將彎曲波能量施加于該面板型構件上以使其共振，用于在共振時擔當聲輻射器，并且特征在于，該面板型構件的一個或多個邊界部分被夾緊或限制。此配置具有若干優(yōu)點，包括1)在特定的應用中使該揚聲器的覆蓋區(qū)最小化。
2)改善使用者的體驗，其中影像與聲音來自相同的位置。
3)從同一板上的兩個空間上分離的頻道復制立體聲的能力。
國際申請WO 99/37121描述了激發(fā)例如透明板的面板型彎曲波輻射器的方法，包括選擇激發(fā)器位置以最佳化平滑能量轉移的激發(fā)模式分布。
鑒于以下兩個原因，基于此現(xiàn)有技術的顯示系統(tǒng)的設計可能限于低頻率1.來自該板的有用輻射的低頻率限制由該板與該屏幕之間的間隙決定。所形成的腔表現(xiàn)為分布的適應性，其連同該板的面密度一起形成質量彈簧共振。在此共振頻率之下，該板中所激發(fā)的模式僅微弱地輻射，而在此頻率之上，則可獲得有用的模態(tài)輻射，以及2.控制該系統(tǒng)的有效低頻限制的第二參數(shù)是該板上振動的可視性。對于高品質的視覺顯示器，視覺振動可能是不可接受的。最主要的效果來自板的反射的可視性，而非屏幕的直接影像的任何干擾。可通過控制使用該單元的環(huán)境來使此效果最小化，例如降低房間中的亮度級，或使屏幕傾斜以最小化來自房間中光源的反射的可視性。板上的防反射涂覆層可改善性能。然而，在許多應用中，沒有對這些環(huán)境因素直接控制，所以此問題可能是嚴重的。
對于屏幕前面的透明揚聲器可使用的有用頻寬而言，振動的可視性為其提供一個可替代的低頻限制。該限制在給定低頻能量時顯現(xiàn)為最大水平。在大約250Hz以下的漸低頻率下，該限制變?yōu)楦鼑乐?。該?shù)字～250Hz由人視覺系統(tǒng)的敏感度控制。此頻率以上的振動在振輻上逐漸降低(對于給定的SPL)并以更高的速率變化。人視覺系統(tǒng)對這些波動平均，并且顯著地降低振動的可視性。
因此，現(xiàn)有技術公開一種透明揚聲器，為了對其激發(fā)模式的分布進行最佳化，該揚聲器在低頻限制以上提供高品質的聲音輸出。該低頻限制由腔的深度與振動的可視性決定。這將最高品質的顯示系統(tǒng)的有用聲音輸出限于～250Hz。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種揚聲器，該揚聲器包括彎曲波面板型聲輻射器，該聲輻射器具有第一部分以及至少一個另外部分；轉換器，其用于在所述輻射器中激發(fā)彎曲波，該轉換器連接在所述輻射器的所述另外部分以使所述輻射器輻射出聲輸出；以及用于將低頻輻射限制在所述輻射器的所述另外部分的裝置。
所述揚聲器可包括視覺顯示屏幕，并且所述輻射器的所述第一部分可以是透明的，并且鄰近于所述顯示屏幕定位，以透過所述第一部分可看到所述顯示屏幕。
所述顯示屏幕和所述輻射器的所述第一部分可被例如2mm或更小的相對較窄間隙分隔開，并且所述揚聲器可包含后外殼，其鄰近于所述輻射器的所述另外部分設置，并且與所述另外輻射器部分分離開例如10mm或更大的相對較大間隙。
該揚聲器可包括終止所述輻射器并且適于產生系統(tǒng)共振的裝置，以使得相關振動集中在所述輻射器的所述另外部分中。
所述揚聲器可包括將所述輻射器的所述第一和另外部分分開的頻率相關終止結構。該頻率相關終止結構可由塑料泡沫制成。該塑膠泡沫可提供防塵密封。
所述輻射器可設置成在音頻頻率下共振，并且所述轉換器適于將彎曲波能量施加給所述輻射器以使其共振，從而在共振時擔當聲輻射器。
所述輻射器可包括多個另外部分，一個或多個轉換器連接在所述多個另外部分的每一個上，以使所述輻射器輻射出聲輸出，所述配置使得所述多個另外部分的共振模式按照頻率分布。
本發(fā)明因而提供一種用于顯示系統(tǒng)前面的改進的透明彎曲波揚聲器。本發(fā)明的特征如下1)單個輻射板，其中該板的第一部分是透明的并且位于屏幕的前面。
2)所述板的至少一個另外部分位于所述屏幕之外，通過機械終止結構與所述板分開。這可稱作第二部分，但并不意味僅限于兩個部分。
3)所述屏幕的第二部分之后的空氣體積增加(每單位面積)。這是可能的，因為該區(qū)域在所述顯示區(qū)域的區(qū)域之外。
4)至少在所述屏幕的第二部分之上的一點激發(fā)該板。應注意，這可與第二部分上的多點或其他位置處的激發(fā)相結合。
5)該屏幕的兩個部分之間的終止結構的機械特性最佳化。該最佳化的目的在于將低頻能量主要限制在第二部分，以允許更高頻率下的能量傳遞到第一(透明)部分。
結果是從裝置得到改善的、有用的低頻頻寬。首先，由于第二部分后面的每單位面積的體積更大，故該裝置的低頻能力得以改善。其次，遠離該屏幕區(qū)域的低頻能量的集中使低頻率下的振動的可視性最小化，并且該系統(tǒng)的能力得到充分利用，而不會過早地受到這些視覺效果的限制。也可將第二部分的表面設計成使視覺振動最小化，例如無光澤表面涂層。


通過實例，在附圖中對本發(fā)明進行圖解說明，其中圖1是本發(fā)明的面板型揚聲器的第一實施例的透視圖；圖2是本發(fā)明的面板型揚聲器的第二實施例的透視圖，該面板型揚聲器大體類似于圖1的面板型揚聲器；圖3是曲線圖，其顯示在第一部分的中心處面板隨頻率的機械偏移，以對數(shù)(分貝)刻度顯示；圖4是具有(虛線)和不具有(實線)阻抗分隔器的揚聲器的頻率響應(隨頻率的聲壓水平)的曲線圖，以及圖5是揚聲器的第二實施例的透視圖。
具體實施例方式
圖1示出了大體矩形面板型彎曲波揚聲器1，其大致具有國際專利申請WO 97/09842中描述的類型，其中面板輻射器2由泡沫塑膠材料制成的帶狀機械阻抗分隔器5分隔成兩部分或區(qū)域3、4，即由附圖標記3指示的第一部分或區(qū)域1以及由附圖標記4指示的另一部分或區(qū)域2。該分隔器5橫跨該面板從一側延伸至另一側，以使得區(qū)域2與區(qū)域1相比相對較小。振動激發(fā)器6連接于區(qū)域2，以將彎曲波能量施加于其上以使該輻射器共振并響應于按正常方式施加于該激發(fā)器上的信號而輻射聲音輸出。然而，根據(jù)本發(fā)明，由分隔器5將低頻彎曲波限于區(qū)域2，并且如下所述，該分隔器的性質設置成使高頻能量可傳遞給該輻射器的區(qū)域1。
因而，區(qū)域1可以制成透明的并鄰近于顯示屏幕設置(圖1中未顯示，但可參見下方的圖2)，以使得可透過該輻射器面板的區(qū)域1部分來觀察顯示屏幕，從而影像與聲音是來自同一位置。而且，以此方式，區(qū)域2中因低頻激發(fā)所致的相對較大的面板偏移不會對透過區(qū)域1觀察視覺顯示器的觀察者產生視覺干擾。
如圖2所示，上述為透明的區(qū)域1可具有安裝于其附近的VDU包覆外殼8，以使得可透過該輻射器看到視覺顯示屏幕或單元。
設置于區(qū)域2中的輻射器的拐角11可懸掛在固定于支撐結構(未顯示)的彈性泡沫塑料懸掛構件9上，并可將該輻射器的相對邊緣12懸掛在彈性泡沫塑料帶狀懸掛物10上。
圖3是曲線圖，其示出了機械阻抗分隔器將低頻振動限制在該面板輻射器的區(qū)域2中的效果。曲線圖中的實線顯示當機械阻抗分隔器放在適當位置時面板隨頻率的機械偏移，而虛線則顯示在不具有分隔器的情況下隨頻率的機械偏移。如圖4所示，應當注意的是，圖1的揚聲器的總體性能不受分隔器使用的顯著影響。
參考圖5，其示出了非常類似于圖1的大體矩形面板型彎曲波揚聲器1，但其在該輻射器2的相反側上具有兩個其他區(qū)域4，并且在所述兩個其他區(qū)域之間是單個的透明第一區(qū)域3。阻抗分隔器5將第一區(qū)域3與所述兩個其他區(qū)域4分開。所述其他區(qū)域4的每一個都具有一對連接在其上的振動激發(fā)器6。
圖5所示的配置可以與液晶顯示電視結合使用。
適當終止結構或機械阻抗分隔器的實例是在一條線上提供機械阻抗終止的泡沫塑料帶。該機械阻抗分隔器可由塑料泡沫帶構造而成，其中內在的適應性與機械抵抗性的特性是相關的。這些是選定材料的整體特性，例如，3mm厚的Miers泡沫具有1×10-8M3/N的適應性以及1.2×104Ns/m3的抵抗性。在本申請中，其與該帶的寬度與厚度以及材料的選擇有關。選擇相關的參數(shù)，以定義與面板尺寸、其機械阻抗以及所需分割頻率相關的機械阻抗的高通頻率分割函數(shù)。
塑料泡沫的特性可包括抵抗性與適應性。將終止結構的特性最佳化，以限制能量在低頻率下轉移到板中，從而將振動主要限制在其他或第二部分，即區(qū)域2。
泡沫的機械阻抗隨著頻率的降低而增加，并且其在給定的頻率以下時通常占板阻抗的主要部分。一條線上的板阻抗亦隨著頻率的降低而增加，但與大多數(shù)泡沫的線性相關性相反，此通常具有較慢的平方根相關性。在低頻率下，該泡沫阻抗占主導地位，并且該終止結構近似于簡單的支架。隨著頻率增加，該板阻抗以慢于泡沫的速率降低，從而該泡沫與該板分離，并且能量可自由地傳送給該板。在這兩個區(qū)域之間，該泡沫可能是有效的吸收器。通過泡沫的抵抗性與適應性來控制頻率范圍和吸收的水平/頻寬?？梢圆捎貌煌呐菽瓨嫵啥鴮⑦@些控制成頻率的函數(shù)。
這樣簡單的情況將限制能量在低頻率下的轉移，并允許能量在高頻率下的轉移。然而，由于圍繞樞軸旋轉，能量將以低頻率仍然在兩個區(qū)域之間傳遞。在窄頻帶上可獲得良好的分離，然而將此延伸到更寬的范圍可能會有問題?？蓪⒃搶嵗由斓綄Π宓慕K止結構，特別是對板邊緣的終止結構(在第二部分周圍)采用額外的控制。這可實現(xiàn)更寬的分離頻寬，或者可替代地用于產生和調諧振動集中在第二部分的系統(tǒng)共振?？刹捎门c第二部分相關的一個或多個共振來提供該系統(tǒng)所需的額外的低頻輻射。如果采用遠離該板的可視區(qū)域的多個另外部分或區(qū)域，例如如圖5所示，則可采用例如國際申請WO 97/09842中所述的方式分布其頻率。具有一個以上另外部分或區(qū)域的原因為，(1)提供多頻道輸出，例如立體聲，(2)增加輻射面積，從而減小給定輸出水平的音圈偏移與面板位移，以及(3)滿足特定的設計要求或產品布局。
權利要求
1.一種揚聲器，該揚聲器包括彎曲波面板型聲輻射器，所述聲輻射器具有第一部分以及至少一個另外部分；轉換器，其用于在所述輻射器中激發(fā)彎曲波，所述轉換器連接在所述輻射器的所述至少一個另外部分上以使所述輻射器輻射聲輸出；以及將低頻輻射限制在所述輻射器的所述至少一個另外部分的裝置。
2.如權利要求1所述的揚聲器，其包含視覺顯示屏幕，所述輻射器的所述第一部分是透明的，并且鄰近于所述顯示屏幕定位，以透過所述第一部分可看到所述顯示屏幕，并且所述另外部分從所述顯示屏幕橫向位移。
3.如權利要求2所述的揚聲器，其中，所述顯示屏幕和所述輻射器的所述第一部分被相對較窄的間隙分開，并且包括后外殼，所述后外殼鄰近于所述輻射器的所述另外部分設置并且與所述另外輻射器部分分隔開相對較大的間隙。
4.如上述權利要求中任何一項所述的揚聲器，其包括終止所述輻射器并且適于產生系統(tǒng)共振的裝置，以使得相關振動集中在所述輻射器的所述另外部分中。
5.如上述權利要求中任何一項所述的揚聲器，其包括頻率相關終止結構，該終止結構將所述輻射器的所述第一和另外部分分離開。
6.如權利要求5所述的揚聲器，其中，所述頻率相關終止結構由塑料泡沫制成。
7.如權利要求6所述的揚聲器，其中，該塑膠泡沫提供防塵密封。
8.如上述權利要求中任何一項所述的揚聲器，其中，所述輻射器設置成在音頻頻率下共振，并且其中，所述轉換器適于將彎曲波能量施加在所述輻射器上以使其共振，從而在共振時擔當聲輻射器。
9.如權利要求8所述的揚聲器，其中，所述輻射器包括多個另外部分，轉換器連接在所述多個另外部分的每一個上，以使所述輻射器輻射聲輸出。
10.如權利要求9所述的揚聲器，其中，所述配置使得所述多個另外部分的共振模式按照頻率分布。
全文摘要
本發(fā)明公開一種揚聲器，該揚聲器包括彎曲波面板型聲輻射器，該聲輻射器具有第一部分以及至少一個另外部分；轉換器，其用于在所述輻射器中激發(fā)彎曲波，所述轉換器連接在所述輻射器的所述另外部分上以使所述輻射器輻射聲輸出；以及將低頻輻射限制在所述輻射器的所述另外部分的裝置。
文檔編號H04R7/06GK1930910SQ200580007771
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權日2004年3月11日
發(fā)明者蒂莫西·C·惠特韋爾, 尼古拉斯·P·R·希爾, 杰弗里·A·C·博伊德 申請人:新型轉換器有限公司